浅谈对加工不锈钢车刀的要求
浅谈对加工不锈钢车刀的要求
摘要：
加工不锈钢时，车刀切削部分的几何参数，一般应从前角、后角等和切削用量三要素等方面的选择来考虑。不论何种刀具加工不锈钢时都必须选择较大前角，增大前角可减少切削力，对后角选择要求不严格，但过小易与已加工表面产生摩擦，增加切削力。
关键词：
不锈钢、特点、刀具
我原是中核科技股份有限公司的一名操作工（高级车工技师）车工干了近20年，随着核电、航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工业的蓬勃发展，不锈钢材料已得到广泛应用，我在工作中也常加工不锈钢零件。后因工作需要被调到国营526厂技校当一名实习指导老师。我现谈一下我对加工不锈钢车刀要求的几点体会：
一、不锈钢的切削加工特点
常用的不锈钢按化学成分可分为两类：一类是铬不锈钢和（1Cｒ13，2 Cｒ13等），另一类是镍铬不锈钢（1Cｒ18Nｉ9Tｉ等）。它们都具有不锈、耐酸、耐热和良好的冲击韧性。
不锈钢的切削加工特点主要表现在下列几点：
1.加工时冷硬趋势强烈
不锈钢在加工时冷硬趋势十分强烈，所以说不锈钢的强度很高，切削时需要付出很大的能量，切削力和切削热多比较高，而造成刀尖处切削温度高，因此刀刃负荷很大。而且切屑粘附刃口严重、容易产生积屑瘤，既加剧了刀具的磨损，又影响加工表面粗糙度 。
2.塑性和韧性大
由于不锈钢的塑性和韧性大（金属材料的延伸率，断面收缩率和冲击韧性值偏高，通常称韧性大），切削时切屑不易卷曲和折断，会损伤已加工表面，影响工件的质量同时会给生产带来一定的安全隐患，同时极易粘附在刀具上形成积屑瘤，造成切屑堵塞，加速道具的磨损，降低加工表面的光洁度。
3.导热性差
不锈钢的导热性很差,因此热量不易从工件散出，而使刀具上积聚的热量增多。即使采用比加工一般钢料低得多的切削速度也会使刀具产生很大的热量，加剧刀具的磨损。
4.牌号多
不锈钢的牌号很多，它们的切削性能相差很大。例如：1Cｒ13、 2 Cｒ13、马氏体不锈钢，由于塑性和韧性都比1Cｒ18Nｉ9Tｉ奥氏体不锈钢小，所以前者比后者容易加工。
综上所述，不锈钢加工时切削力大，温度高，不易断屑很容易粘刀，加工表面粗糙度值大，含钛不锈钢内有少量的碳化钛固溶体，因此它与钨钴钛类硬质合金容易粘附，加剧了刀具的磨损。这就是加工不锈钢的困难。
二、几何参数选择
不锈钢的加工特点已经清楚。我们怎样来正确选择刀具的几何角度呢？关键在于减轻加工冷硬性，来降低切削力和切削温度，减小振动；合理选择刀具的几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径因此我从这几方面着手：
1.车刀前角γ0的选择
前角的大小决定刀刃的锋利与强度采用大的正前角，可以减少加剧材料的硬化、减少切削力、减少振动同时降低切削温度，提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度。实验证明，增大前角，切屑变形和冷硬现象有所降低，从而使切削力、切削热都有所下降，有利于切削。一般前角取15°—30°。对较软的不锈钢取大值，较硬的不锈钢或断续切削取小值。在特定条件下（如机床、夹具、工件和刀具的刚性特别强，振动极轻微）可取大前角同时采用断屑台来断屑。
2.车刀后角α0的选择
rjP/l6 ~' ?2eogY# ? 在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度；若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下比切削中碳钢后角大3°～5°。宜取8°～12° 。
3.;"I^ZFYX ?车刀刃倾角λs的选择
刃倾角可控制切屑流向，当刃倾角λs为负值时，切屑流向已加工表面；当刃倾角λs为正值时，切屑流向待加工表面。为了使切屑不划伤已加工表面，在精加工时，刃倾角λs值为正值。当λs为正值时，刀尖强度低并首先接触工件，易损坏；当λs为负值时，刀尖强度高，耐冲击，可避免崩坏刀尖，切入、切出平稳，车削不锈钢时，为了增强刀尖和刀刃，刃倾角取0°～10°。
4. > I?IPQB ?车刀主偏角Kr的选择
当背吃刀量ap 和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会使径向力增大，在切削时容易引起振动。车削不锈钢的硬化倾向性强，易产生振动，振动又会使加工硬化严重。因此，在条件允许时，主偏角取45°～ 90°，以增大刀尖角，改善散热情况。具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用量来选择。
5.刀具切削部分的表面粗糙度值的选择
由于不锈钢容易粘刀，所以刀具切削部分的表面粗糙度值要小，可以提高耐用度。
三、刀具材料的选择
9UkBwS` : 'c&, 正确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。
"{n&~H` 常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类，形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高，因此会影响生产效率的提高，所以在生产中一般刀具材料选用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有：钨钴类K类(YG3、YG6、 YG8、YG3X、YG6X)，钨钛钴类P类(YT30、YT15、YT14、YT5)，M类(YW1、YW2)。YG 类硬质合金的韧性和导热性较好，不易与切屑粘结，因此适用于不锈钢粗车加工；而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好，适合于不锈钢的精车加工。加工 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，不宜选用YT类硬质合金，由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。因此YG6 、YG8硬质合金被广泛用于切削不锈钢的刀具。在刃磨合适和切削平稳的条件下，使用钨钴钛类硬质合金车刀可以采用较高切削速度。车削含钛不锈钢不宜采用钨钴钛类硬质合金车刀。近年来用YW1、 YW2和YA6硬质合金车刀切削不锈钢，也取得良好的效果。根据不锈钢的切削特点和切削不锈钢需取较大的前角，刀刃比较单薄，所以刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性且与不锈钢的粘附性要小。我采用YG8和YG6的硬质合金是因为它们不但强度较高，容易磨得锋利，而且导热性也比其他牌号好，有利于传散刀刃附近的切削热。
四．切削用量的选择
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五．冷却润滑液
加工不锈钢时，应采用冷却润滑液以改善表面粗糙度值和提高刀具耐用度，一般可用浓度为10﹪乳化液。但不锈钢的导热性差，因此切削厚度大于0.5㎜时，冷却效果就较差。在精度高、表面粗糙度值较小的不锈钢工件加工时，可采用高浓度的乳化液（含乳化油15﹪～20﹪）或硫化豆油（硫1.5﹪+13.5﹪豆油+75锭子油+10﹪煤油）冷却润滑剂，能取得较好的效果。
为提高加工效率和工件质量，正确选择刀具材料、车刀几何参数和切削用量是至关重要。
六．下面介绍两种不锈钢车刀
45°弯头车刀
使用范围：1Cr18Ni9Ti r" y.KD^ 、1Cr18Ni9、Cr18Ni25Si2等不锈钢的铸钢件和焊接件的
端面和外圆的粗或半精加工。
刀具材料：刀片YG8，刀杆45号钢。
刀具特点：前角γ0 15°，后角α0 4°，主偏角κr 45°，副偏角κr ’ 15°，刃倾角λs 8°，倒棱宽度b r（0.5-0.8）f
切削用量：在用乳化液作冷却润滑剂条件下，vc=30～70 m/min，f=0.3～0.8mm/r ap=5～10mm
使用效果：能承受冲击不宜打刀，表面粗糙度值一般。
注意事项：1、应选择刚性较好的功率较大的机床。
2、刀杆上应先制造出前角和刃倾角，其余按图刃磨。
3、倒棱宽度应按（0.5～0.8）f选取（图上标注0.5～0.7毫米）。
如图1
90°断屑粗车刀
使用范围：加工1Cr18Ni9Ti r" y.KD^ 不锈钢工件
刀具材料：刀片YG6或YG8，刀杆45号钢。
刀具特点：
（1）由卷屑槽形成的前角γ0 25～30°，因前角较大，功率消耗较少。
（2）负倒棱的前角-3°，负倒棱宽度0.2～0.3毫米。
（3）由于卷屑槽较大，因此抗冲击性能较差，适用于加个余量较均匀的1Cr18Ni9Ti r" y.KD^ 等不锈钢。
使用情况：（1）适用于C620车床。
（2）切削用量： vc =50～100 m/min，f=0.2～0.3mm/r ap=2mm
注意事项：（1）卷屑槽宽度B =3～5 mm，一般由背吃刀量来确定。当ap大时,B也增大。
（2）刃倾角0～8°,当余量不均匀时取大值，反之取小值。
（3）刀杆不能伸出太长，否则要产生振动。
如图2
以上是我对加工不锈钢材料车刀要求的一点经验和体会，如有不对敬请指出！
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